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65W氮化鎵充電器不需要為手機和電腦提供理想的快速充電體驗PFC,它在成本和體積方面都有優勢,是工廠和消費者選擇的主要產品。隨著近年來平面變壓器技術的成熟,充電器從傳統的方形變成餅干,更容易攜帶。
智榮科技推出了多種可用于氮化鎵充電器的協議降壓二合一芯片,廣泛應用于汽車充電和氮化鎵快速充電。智榮推出了氮化鎵開關管的主控芯片SW支持直驅增強型氮化鎵開關管,進一步完善氮化鎵快充產品線,致力于推出一站式氮化鎵快充電源解決方案。
智融推出的充電頭網已獲得65W餅干氮化鎵快速充電方案采用智融推出的初級主控芯片和降壓協議芯片,實現固定電壓輸出和二次降壓電路多口快速充電,滿足消費者多臺設備同時充電的需求。以下是氮化鎵快速充電方案的分析,看看它是如何設計的。

智融65W 3C口快充方案不僅小巧扁平,而且多達3個USB-C接口不僅能滿足消費者對餅干充電器的需求,還能進一步提高此類產品的實用性,真正做到外出充電器就夠了。

模塊正面安全電容器和高壓濾波電解電容器水平放置,其中兩個還配有黃色橡膠套絕緣保護。平面變壓器焊接在中心區域,輸出端有三個小板USB-C所有的母座都焊接在小板上。

黑色電容沉板可以降低模塊側面的厚度。

輸出端小板僅用于焊接母座,無其他設備。

板背面設有整流橋、開關電源初級芯片、降壓協議IC等設備,初級分界明顯。

模塊長度為81.47mm。

寬度為46.38mm。

厚度為12.08mm,通過三維計算的模塊功率密度約為1.42W/cm。

重量約為57g。

使用ChargerLAB POWER-Z KM002C測得USB-C1口支持Apple2.4A、Samsung 5V2A協議,以及QC3 、QC5、FCP、SCP、PD3.0、PPS快充協議。

PDO報文顯示C1口具備5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.25A五組固定電壓檔和三組.3-21V3.25A三組PPS電壓檔位。

測得USB-C兩口兼容協議和C1口的相同。

測得C2口PDO報文也和C1口的一樣。

測得C3口同樣支持QC3 、QC5、FCP、SCP、PD3.0、PPS快充協議。

此外PDO也就是說,三個C口支持65W快速充電輸出,單口輸出性能完全相同,支持功率盲插。
在閱讀了外觀介紹后,讓我們從輸入端開始,看看這個電源的材料和設計。

電源PCBA模塊側面清單,右側焊接輸入保險絲和EMI電路及濾波電容器。

電源輸入端的保險絲來自藍寶,規格為3.15A。

保險絲后面是黃色安全X2電容和共模電感,共模電感繞絕緣線和漆包線。

通過交流輸入EMI電路,連接到整流橋的過孔。

充電器輸入端無焊接元件,為折疊插腳留有空間,元件放置在折疊插腳兩側的空間內。

深圳橋來自深圳沃爾德實業有限公司WRLSB80M,該軟橋通過柔軟的恢復曲線和相對平滑的關閉特性,可以減少二極管結電容,達到很少的諧波振蕩效果。LSB包裝具有良好的散熱特性,有助于提高中大瓦數適配器的可靠性。一個可以做60W 。

沃爾德 WRLSB80M 資料信息。

高壓電解電容器來自永銘,頂部有黃色膠帽絕緣。

磁環差模電感,外套熱縮管絕緣。

兩個高壓電解電容并聯濾波器,其中一個來自永銘。

另一個電容器來自KNSCHA整流和濾波后的直流電源是開關電源的初級電源。

用于高壓啟動電路的二極管連接到交流輸入,也是安全的X2電容放電。

充電器主控芯片來自智融,型號為SW1106是一種高頻反激準諧振控制器,支持增強型氮化鎵開關管直驅,芯片內集成700V高壓啟動電路和X電容放電功能。氮化鎵驅動器集成在芯片內,驅動電壓為6V,可直接驅動增強型氮化鎵開關管。
SW1106在帶谷底鎖定的谷底開啟工作模式,集成頻率抖動功能優化EMI性能,支持突發模式。雙重供電。VDD供電設計,輸出電壓USB PD減少控制器在寬輸出場合的功耗。
SW1106集成輸入電壓保護、供電過壓保護、輸出過壓保護、循環電流限制、過載保護、輸出過流保護、電流取樣電阻開路和短路保護、芯片內置過熱保護、支持設備過熱保護的外部熱敏電阻、綜合保護功能。

智融SW1106采用SSOP10包裝支持氮化鎵快速充電、充電器和開關電源的應用。該初級控制器的推出一方面實現了氮化鎵控制器的定位替代,另一方面也豐富了快速充電電源產品線的智能融合。

與控制器相匹配的氮化鎵功率開關管是英諾賽科INN650D150A,這是耐壓650V增強型氮化鎵高壓單管,瞬態耐壓750V,導阻150mΩ,采用DFN8*8包裝。右邊兩個0.27Ω初級電流檢測采用并聯電阻。

INN650D150A支持超高開關頻率,無反向恢復電荷,柵極電荷和輸出電荷極低,符合要求JEDEC內置標準工業應用要求ESD保護,符合RoHS、無鉛、歐盟REACH法規。

用于反激的RCD吸收電路,由二極管、電阻和電容組成,吸收變壓器初級繞組的泄漏能量。

變壓器為平面變壓器,磁芯纏繞黃色膠帶絕緣,頂部貼有智融商標。

平面變壓器采用銅柱焊接連接PCB上。

兩個貼片Y電容器來自和伸堂,兩個串聯獲得更高的安全性。

用于輸出電壓反饋EL1018光耦。

431電壓基準與光耦合輸出電壓反饋。

同步整流管來自蘇德曼,型號為AD120N85D5.耐壓85V的NMOS管,采用DFN5*6封裝。

采用同步整流控制器MPS MP6908A,最高工作頻率600KHz,支持DCM/CCM/QR準諧振工作模式,防止內置振鈴檢測DCM和QR支持邏輯電壓和標準電壓同步整流管。

瑞隆規格為470μF 25V,二次降壓電路將同步整流輸出濾波器。

充電器級別為兩個4.7μH降壓電感是兩路二次降壓電路,對應三個輸出接口,單口65W功率盲插,智能分配雙口功率。

輸出二次降壓電路清單分別有兩個降壓協議芯片和相應的降壓管VBUS開關管。

該充電器的二次降壓方案采用智融新發布的SW該芯片支持3556解決方案USB-C接口降壓控制,內部集成各種快速充電協議,支持7A大電流輸出,支持雙口功率盲插和獨立限流。SW3556支持驅動低壓氮化鎵開關管,可進一步提高降壓電路效率,降低充電器的體積和散熱要求。

智融SW3556支持同步整流降壓拓撲40V輸入,內置同步整流降壓控制器,使用硅MOS或者簡單的外圍設備,如氮化鎵開關管和電感電容器,可以實現140W大功率輸出。內置降壓控制器開關頻率為125KHz,支持PFM/PWM優化轉換效率。
此外,智融SW3556支持引腳外部電阻配置輸出功率和動態功率分配。在開發多口快速充電源產品時,不需要外部單片機,以實現更簡化的外圍,降低成本。適用于車載充電器、多口充電器、插頭等產品領域。

另外,一路降壓協議芯片也是SW3556。

用于二次同步降壓電路MOS管道來自智融科技,絲印SWT40N45。
220μF 25V二次降壓輸出濾波采用固態電容。

用于USB-C口輸出的VBUS開關管也是如此SWT40N45。

兩個用于雙口輸出VBUS開關管也是SWT40N45。

輸出接口垂直焊接在小板上,小板焊接到充電器主板上,座椅與主板平行。

USB-C母座過孔焊接固定,黑色膠芯不露銅。
讓我們來看看智榮的超薄快速充電方案對設備的充電兼容性。由于充電器配備的三個接口在獨立使用時性能相同,這次只測試了一個USB-C接口。

iPhone 13 Pro Max是目前最新最大的iPhone手機,支持約27W快充功率,使用USB-C為iPhone 13 Pro Max充電,功率9.19V 2.92A 26.87W,USB-C完全滿足iPhone 13 Pro Max快充需求。

Switch底座TV模式支持PD快充,但想激活底座TV模式需要PD充電器支持15V3A及以上的PD快速充電檔,即最低充電器支持45W快充。使用USB-C為Switch底座TV模式供電,充電器輸出功率15.07V 0.29A 4.37W,成功點亮底座TV模式。

由于篇幅有限,所有測試數據無法一一顯示,因此最終將測試數據匯總成表。總的來說,快速充電可以在參與測試的手機、平板電腦、游戲機、筆記本電腦等數十臺設備中觸發,部分手機的充電功率甚至可以達到50W ,65W功率還可以滿足平板電腦和一些筆記本電腦的快速充電需求。

在柱狀圖部分,筆記本電腦和一些安卓機型的功率排在前面,其他設備的功率柱狀圖依次下降。
智融最新推出的65款W基于智融推出的氮化鎵主控芯片,三口快充方案SW1106開發,該芯片內置氮化鎵驅動,可直接驅動英諾賽科等廣泛應用的氮化鎵開關管,支持高壓啟動和分段供電,滿足氮化鎵快速充電的應用。該方案還采用了平面變壓器,借助氮化鎵技術的高頻高效特性,實現了超薄的機身設計。
整個方案的AC-DC部分設計非常緊湊;此外,二級側通過兩個智融SW3556芯片無需外置即可實現兩路降壓和協議識別功能MCU可實現雙路協調控制,高度集成的芯片設計也實現了簡化的外圍電路,只需搭配幾個降壓MOS和VBUS減少開關管PCB板占板面積。同時,兩個芯片可以協同實現功率智能分配,滿足任何單口輸出65W、智能分配雙口或三口輸出功率,充分利用電源功率。
一方面,該初級控制器的推出實現了氮化鎵控制器的定位替代,為氮化鎵快速充電提供了新的解決方案,減少了缺貨造成的損失。另一方面,它還豐富了快速充電的產品線,實現了初級芯片供應,簡化了采購過程。
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